Control de mastitis bovina causadas por Staphylococcus aureus y organismos coliformes mediante vacunación: ¿Cuáles son las vacunas disponibles y cuál es su eficacia?

Se define como mastitis a la inflamación de la glándula mamaria (GM). Si bien la inflamación no indica necesariamente la presencia de una infección intramamaria (IIM), en la mayoría de los casos es causada por agentes bacterianos, por lo cual es considerada una enfermedad infecciosa. La mastitis es el resultado de la interacción entre varios factores de manejo y el medio, que determinan que aumente la exposición a los microorganismos causales, disminuya la resistencia natural de la vaca hacia la enfermedad y/o se favorezca el paso de los microorganismos a través del canal del pezón para acceder al epitelio secretor de la glándula mamaria (Schalm et al., 1971).

Los organismos causantes de IIM han sido clasificados en patógenos contagiosos y ambientales de acuerdo con sus características de distribución e interacción con el pezón y su canal. Los patógenos contagiosos viven y se multiplican en la glándula mamaria y la piel del pezón, se transmiten de animal a animal principalmente durante el ordeño e incluyen a Staphylococcus aureus, Streptococcus agalactiae, Corynebacterium bovis y a especies de Mycoplasma (Fox y Gay, 1993). Los patógenos ambientales son aquellos cuyo reservorio primario es el lugar donde viven las vacas. Estos organismos constituyen un grupo heterogéneo, siendo los más frecuentemente aislados Streptococcus uberis y las bacterias coliformes; mientras que Streptococcus dysgalactiae comparte características de los patógenos ambientales y los contagiosos (Todhunter et al., 1995; Hogan y Smith, 2003). Los programas actuales de control de mastitis bovina fueron desarrollados en la década del 60 y están basados en higiene durante el ordeño, incluyendo desinfección de pezones post ordeño, uso de terapia antibiótica durante la lactancia y al inicio del período seco, descarte de vacas con IIM crónica y mantenimiento adecuado del equipo de ordeño (Neave et al., 1969). A este esquema básico de control se han agregado más recientemente el cuidado del ambiente, la bioseguridad para patógenos contagiosos, así como el registro y monitoreo del estado de salud mamaria (National Mastitis Council, 2016). La aplicación de estas medidas ha conducido a un progreso considerable en el control de la mayoría de los patógenos contagiosos, aunque menos marcado en el caso de S. aureus (Zecconi et al., 2006). Respecto de los organismos ambientales, se ha observado que la desinfección de pezones post ordeño y la terapia antibiótica para vaca seca muestran menor efectividad que contra los patógenos contagiosos. Además, se ha demostrado que en la medida en que se logró reducir la prevalencia de patógenos contagiosos dentro de un rodeo lechero, la proporción de IIM por patógenos ambientales se incrementó (Todhunter et al., 1995; Hogan y Smith, 2003).

Staphylococcus aureus es el patógeno contagioso aislado con mayor frecuencia en nuestro país (Calvinho y Tirante, 2005; Dieser et al., 2014). Dentro de los patógenos ambientales, si bien no se cuenta con datos actualizados, a partir de la década de 2000 se advierte una intensificación de la producción lechera en Argentina con aumentos de la carga animal (Chimicz y Gambuzzi, 2007), lo que ha implicado en muchos casos la concentración de animales en áreas reducidas, llevando a un mayor contacto entre animales, mayor contaminación del medio con deyecciones y por consiguiente un cambio drástico en la exposición a los organismos patógenos ambientales.

Dentro de este contexto, la tendencia a la cronicidad de las IIM por S. aureus y su pobre respuesta a la terapia antibiótica, han llevado a proponer alternativas no antibióticas para complementar las medidas de control existentes; siendo la vacunación una de éstas. En el caso de IIM por organismos coliformes, cuando estas se presentan al periparto pueden originar casos agudos y sobreagudos que llegan a comprometer la vida del animal. En consecuencia, además de resaltar la importancia de mantener un ambiente higiénico al periparto para disminuir la exposición de los pezones, es deseable aumentar la resistencia de las vacas a este tipo de infecciones, fundamentalmente durante la etapa de transición. De esta forma, la vacunación ha surgido como una medida complementaria a los programas de control de mastitis por organismos coliformes. A continuación, se describen aspectos básicos de la respuesta inmune de la glándula mamaria para facilitar la interpretación de los mecanismos de acción de las vacunas, así como las vacunas disponibles comercialmente para el control de infecciones por S. aureus y organismos coliformes en nuestro país, su mecanismo de acción y eficacia.

 

Los componentes de la respuesta inmune en la GM bovina involucran diversos factores físicos, celulares y moleculares que se engloban dentro de la inmunidad innata y adaptativa. La inmunidad innata constituye la primera línea de defensa del hospedador durante las etapas tempranas de la interacción con el organismo infectante. Es el factor clave determinante del establecimiento, la progresión y la gravedad de la infección, así como del desarrollo de la respuesta inmune adaptativa. Dependiendo de la eficiencia de estos mecanismos, los patógenos pueden ser eliminados en cuestión de minutos u horas después de la invasión. Si esto ocurre, no se producirán cambios notables en la función de la GM o en la composición de la leche (Wellnitz y Bruckmaier, 2012). Los componentes del sistema de defensa innato de la GM incluyen barreras físicas, como el canal del pezón; barreras químicas, como la queratina del canal del pezón, factores solubles como la lactoferrina, lisozima, proteínas del complemento, citoquinas y quimioquinas. Además, existen defensas celulares que incluyen macrófagos, células dendríticas, mastocitos, neutrófilos, eosinófilos y células asesinas naturales. Los neutrófilos son las células más abundantes en el tejido y secreción mamaria durante los estadios tempranos de la inflamación en respuesta a una infección bacteriana, teniendo como función primordial fagocitar microorganismos y eliminarlos mediantes mecanismos dependientes e independientes del oxígeno. Los macrófagos, tienen actividad tanto fagocítica, como de estimulación de la respuesta inflamatoria tras el reconocimiento de patrones moleculares asociados a patógenos, así como de procesamiento y presentación de antígenos en asociación con el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) clase II (Rainard y Riollet, 2006).

La inmunidad específica o adaptativa se orquesta en poblaciones celulares que reconocen antígenos específicos de los patógenos y está mediada por linfocitos B, a través de la síntesis de anticuerpos, y por linfocitos T, en forma directa o a través de la síntesis de factores solubles. Esta respuesta tiene la particularidad de ser más efectiva luego de cada exposición al patógeno y su activación secundaria mediada por linfocitos T y B permitiría en condiciones ideales la eliminación del mismo (Schukken et al., 2011). El rol primario de los linfocitos B es producir anticuerpos contra antígenos de los patógenos invasores. Estas células, al igual que los macrófagos y células dendríticas, internalizan, procesan y presentan antígenos a los linfocitos T colaboradores en el contexto de las moléculas de MHC clase II. Los anticuerpos producidos por los linfocitos B son de tres clases, IgG (IgG₁ e IgG₂), IgM e IgA. La IgG₁ es el principal isotipo presente en las secreciones mamarias, mientras que la IgG₂ se incrementa durante la inflamación mamaria. Ambos isotipos de IgG y la IgM son opsónicas, favoreciendo la fagocitosis por neutrófilos y macrófagos; mientras que la IgA puede aglutinar bacterias y neutralizar toxinas bacterianas (Sordillo y Streicher, 2002).

 

Las vacunas comercialmente disponibles en Argentina para el control de mastitis causadas por S. aureus, Lysigin® (Boehringer Ingelheim Vetmedica, EE.UU.) y Startvac® (Hipra, España), son a base de bacterias inactivadas (bacterinas) formuladas con adyuvantes clásicos. La vacuna Lysigin® ha sido comercializada en EE.UU. desde la década del 70. Contiene un lisado de 5 cepas de S. aureus productoras de polisacáridos capsulares (CP5, CP8 y polisacárido de superficie 336) formuladas con un adyuvante a base de hidróxido de aluminio. Al ser una bacterina, Lysigin® estimula una respuesta inmune de tipo humoral contra S. aureus. Luego de la administración de dos dosis de Lysigin® al preparto a vaquillonas preñadas se detectó respuesta humoral en sangre y leche, la que varió según la cepa incluida en la vacuna y el isotipo de inmunoglobulina evaluados. Los animales inmunizados desarrollaron niveles de IgG1 e IgG2 anti-S. aureus CP5, CP8 y 336 en sangre significativamente mayores a los de los animales control. En leche, en cambio, sólo se observó una respuesta significativa de IgG anti-S. aureus CP8 y 336, mientras que no se registraron niveles detectables de IgG1, IgG2 e IgM (Luby et al., 2007). La duración de la inmunidad inducida por esta vacuna no ha sido definida claramente; sin embargo los resultados obtenidos por Nickerson et al. (1999) sugieren que la misma sería sostenida por al menos 6 meses. Sobre esta base, el esquema de vacunación propuesto por el fabricante consiste en 2 dosis aplicadas de forma intramuscular, con un intervalo entre ellas de 14 días, y una dosis refuerzo cada 6 meses; comenzando el esquema en terneras de aproximadamente 6 meses de edad.

Startvac® es una vacuna polivalente que contiene un lisado de una cepa de S. aureus que expresa el complejo antigénico asociado a “slime” (SAAC) combinado con Escherichia coli J5 inactivada, formulada con un adyuvante de base oleosa. Se ha demostrado que el uso de esta vacuna en vaquillonas preñadas estimula la producción de fuertes respuestas de anticuerpos anti-SAAC (IgG e IgG2) en sangre y leche (IgG), cuyo nivel se correlaciona en forma negativa con la severidad de los signos clínicos inducidos por la infección experimental (Prenafeta et al., 2010). Consecuentemente, se ha propuesto que los anticuerpos generados por la aplicación de esta vacuna serían capaces de opsonizar a las bacterias a través del reconocimiento específico de determinados componentes de las mismas, favoreciendo la fagocitosis y la eliminación del microorganismo de la glándula mamaria. Las indicaciones de uso de Startvac® son para inmunización de vacas y vaquillonas sanas, en establecimientos lecheros con problemas de mastitis recurrentes, para reducir la incidencia de mastitis subclínica y clínica y la gravedad de los signos de mastitis clínicas causadas por S. aureus, coliformes y Staphylococcus coagulasa negativos (SCN). A tal efecto, el laboratorio productor aconseja vacunar a todo el rodeo siguiendo un esquema de aplicación de 2 dosis a los 45 y 10 días antes de la fecha probable de parto, respectivamente y una tercera dos meses más tarde; repitiendo este programa completo en cada gestación.

 

A continuación se resume la eficacia de ambas vacunas a partir de trabajos de investigación controlados, publicados en revistas con sistema de revisión por pares. Respecto de la eficacia de Lysigin® , en un estudio inicial se inmunizaron terneras de 6 meses con esta vacuna, seguida de una dosis de refuerzo a las 2 semanas y luego cada 6 meses, hasta el momento del parto. Los animales vacunados tuvieron un 45% de reducción de nuevas IIM por S. aureus durante la preñez y el parto, relativo a controles sin inmunizar. Además el porcentaje de cuartos con infección IIM crónica o persistente por S. aureus durante el período en estudio resultó un 43% menor en vaquillonas vacunadas respecto de controles (Nickerson et al., 1999). De acuerdo con estos resultados, se ha sugerido que la aplicación de múltiples inmunizaciones previas al parto podría ser útil para prevenir la aparición de nuevas IIM por S. aureus en vaquillonas, así como para reducir la cronicidad de la infección, cuando se comienza el plan de vacunación a edad temprana. En ensayos de eficacia más recientes, se inmunizaron vaquillonas preñadas con 2 dosis de Lysigin® aplicadas a los 42 y 14 días previos al parto, respectivamente; desafiando posteriormente a los 6, 7 y 8 días de lactancia con una infusión intramamaria de una cepa de S. aureus heteróloga (Middleton et al., 2006). Si bien no hubo evidencia de que la vacunación previniera el establecimiento de nuevas IIM por S. aureus, se observó una reducción de la severidad clínica y duración de los signos clínicos luego del desafío. Tampoco se apreciaron menores recuentos de células somáticas (RCS) o una mayor producción láctea en animales vacunados respecto de controles. Posteriormente, se realizó una prueba de eficacia a campo en la cual se inmunizaron con Lysigin® vacas en lactancia, evaluándose la aparición de IIM espontáneas por S. aureus en el grupo vacunado y un grupo control sin vacunar. Se observó una baja incidencia de IIM por S. aureus durante la experiencia en el rodeo lechero en estudio, por lo que el número de cuartos infectados por S. aureus, así como el RCS y el nivel de inmunoglobulinas en leche no variaron de forma significativa entre animales vacunados y controles sin inmunizar (Middleton et al., 2009).

Respecto de la eficacia de Startvac® , en un primer ensayo a campo se estudió la influencia de la vacunación en la dinámica de infección por S. aureus y SCN en vacas y vaquillonas de dos establecimientos lecheros (Schukken et al., 2014). Luego de la aplicación del esquema de vacunación indicado por el fabricante no se observó un impacto significativo de la misma en el riesgo de adquirir nuevas IIM por estos microorganismos. Sin embargo, se observó un incremento significativo, aunque moderado, de la tasa de curación de infecciones, y una menor duración de las IIM, en animales vacunados respecto de controles, tanto para S. aureus como para SCN; siendo la eficacia global de la vacuna superior en vaquillonas primíparas respecto de vacas con más de una parición. La reducción en la duración de la infección beneficiaría no solo a las vacas afectadas, sino que también ayudaría a reducir la exposición al microorganismo del resto de los animales del establecimiento por transmisión durante el ordeño, mejorando de forma indirecta la eficacia global de la vacuna. Sin embargo, la erradicación de las IIM por S. aureus de un rodeo por este medio sería difícil de lograr ya que existen fuentes de infección extramamarias que posibilitan que las vacas adquieran nuevas infecciones.

Recientemente, un estudio de eficacia fue realizado en dos establecimientos suecos, que poseían la característica de haber presentado problemas de mastitis por S. aureus durante varios años, los cuales no pudieron ser efectivamente controlados con medidas tradicionales. La aplicación de las 3 dosis recomendadas de Startvac® no mostró diferencias significativas en parámetros relacionados con la salud de la GM, como el riesgo relativo de adquirir IIM por S. aureus o SCN, la prevalencia de mastitis subclínica o el descarte de animales infectados, en comparación con animales sin vacunar. Los RCS y la producción de leche no variaron de forma significativa entre grupos durante los primeros 4 meses de lactancia registrados en el estudio (Landin et al., 2015).

 

Las medidas de control de mastitis por organismos coliformes se deben dirigir a disminuir la exposición de los pezones a las fuentes de estos organismos y/o a aumentar la resistencia de la vaca a estas infecciones (Hogan y Smith, 2003). La variedad de géneros y especies de organismos coliformes, así como la diversidad de los antígenos de superficie de los distintos serotipos involucrados en IIM, plantearon dudas acerca de la factibilidad de desarrollar una vacuna efectiva contra estos organismos. Sin embargo, a fines de la década del 80, basándose en experiencias previas realizadas en animales de experimentación y seres humanos se llevaron a cabo estudios pioneros de vacunación en bovinos utilizando una cepa mutante rugosa de Escherichia coli O111:B4 (cepa J5) inactivada (González et al., 1989). Esta mutante no posee los polisacáridos más superficiales de la pared celular, que son aquellos que le confieren la especificidad a los distintos tipos antigénicos dentro de cada género y especie de enterobacterias, pero posee antígenos del core del lipopolisacárido relativamente expuestos que generan protección cruzada contra infecciones causadas por muchos géneros de organismos Gram negativos que comparten estos antígenos (Tyler et al., 1992). Esta característica explicaría en parte el mecanismo de protección contra distintos géneros y especies de bacterias Gram negativas conferido por esta vacuna (Wilson y González, 2003). La E. coli J5 fue sometida a una intensa evaluación como inmunógeno para determinar su eficacia y estrategias de dosificación (Wilson y González, 2003) y es la cepa que actualmente conforma las vacunas para organismos coliformes disponibles comercialmente. En Argentina, las vacunas comercialmente disponibles que incluyen E. coli J5 son polivalentes. Estas son: Rotatec® J5 (Biogénesis Bagó), compuesta por rotavirus bovino (serotipos 6 y 10) y E. coli J5 formulada en vehículo oleoso y la vacuna Startvac® , que fuera descripta en la sección anterior.

Está ampliamente establecido que la vacunación con E. coli J5 reduce la incidencia y la severidad de las mastitis clínicas causadas por bacterias coliformes (Wilson y González, 2003; Hogan y Smith, 2003). Sin embargo, el mecanismo por el cual esta vacuna confiere protección no está totalmente elucidado (Dosogne et al., 2002; Wilson et al., 2007). Las mastitis por coliformes más severas son las que se presentan durante el periparto, generando desde signos inflamatorios locales con una marcada caída en la producción de leche, hasta signos sistémicos incluyendo temperatura elevada, colapso cardiovascular, shock y muerte del animal. El principal factor de riesgo asociado a la severidad de las mastitis clínicas por coliformes al periparto es la migración demorada de los polimorfonucleares neutrófilos (PMN) hacia la glándula mamaria y la disminución de su capacidad fagocítica (Dosogne et al., 2002), componente esencial de la respuesta inflamatoria. Se ha determinado que utilizando la vacuna E. coli J5 bajo los protocolos usuales, se logra una más rápida eliminación de las bacterias de la leche, un aumento más moderado del RCS (compuesto básicamente por PMN) en leche y menor pérdida de producción de leche tras el desafío experimental (Wilson et al., 2007). Estas respuestas favorables se asociaron a una mayor concentración de IgG1 e IgG2 específica pre-desafío en los animales vacunados, comparado con una mayor concentración de IgM en los controles no vacunados (Wilson et al., 2007). Por lo tanto, se ha propuesto que la vacuna E. coli J5 favorece el cambio de clase de IgM a IgG1 e IgG2; y cuando este tiene lugar con anterioridad a la etapa de mayor riesgo de mastitis severas, conferiría una mayor protección contra la enfermedad y disminuiría la caída en la producción de leche (Wilson et al., 2009).

El esquema de aplicación de E. coli J5 con el cual se logró una mayor eficacia de reducción de mastitis clínicas por coliformes consiste en tres dosis: al secado de la vaca, un refuerzo 4 semanas después y una tercera dosis dentro de los 7 días posteriores al parto (Wilson y González, 2003). Sin embargo, en muchos estudios se utiliza un esquema que comprende las dos primeras dosis, considerando que en muchos establecimientos lecheros se aplica solamente la segunda dosis cuando las vacas ingresan a los corrales de preparto, unos 20 días antes de la fecha probable de parto (Wilson y González, 2003; Wilson et al., 2007). La inmunidad lograda con las vacunas disponibles comercialmente se considera de corta duración, aunque es posible incrementar los niveles de IgG2, que están asociados a una mayor protección, aumentando la frecuencia de vacunaciones de refuerzo (Chaiyotwittayakun et al., 2004). Sin embargo, en caso que se deseara modificar el régimen de aplicación, deberá ponerse en consideración la magnitud del problema por mastitis a coliformes, identificar factores asociados a su incidencia y efectuar análisis de costobeneficio a fin de seleccionar la estrategia más adecuada para cada establecimiento.

 

La eficacia de la vacuna E. coli J5 fue evaluada en numerosos estudios de campo (Wilson y González, 2003), tanto con un esquema de aplicación de dos, como de tres dosis. Ambos esquemas se mostraron eficaces para reducir en forma significativa el porcentaje de mastitis clínicas por coliformes en los grupos vacunados, aunque los mayores porcentajes de reducción se observaron tras la aplicación del esquema de tres dosis (Wilson y González, 2003). Se ha estimado que cuando más del 1% de las vacas en lactación son afectadas por mastitis clínica por coliformes, el uso de la vacunación con E. coli J5 arroja un costo-beneficio positivo (DeGraves y Fetrow, 1991). Además, animales vacunados con un régimen de dos aplicaciones de E. coli J5 tuvieron un 75% menos de disminución de la producción de leche al presentar mastitis por E. coli que animales controles sin vacunar (Wilson et al., 2009). Recientemente, se evaluó en 7 rodeos comerciales del Reino Unido, en los cuales era prevalente la mastitis por coliformes, la eficacia de la administración de una vacuna polivalente para mastitis bovina incluyendo E. coli J5 (Startvac® ) descripta en la sección anterior utilizando dos regímenes distintos de aplicación; uno de acuerdo con las indicaciones del fabricante y otro con vacunaciones ulteriores cada 90 días. Se confirmó el efecto positivo de la vacunación sobre la producción de leche en los primeros 120 días de lactancia, así como un menor riesgo de presentación de mastitis clínicas en la medida que se administraban más dosis de refuerzo (Bradley et al., 2015).

En nuestro país se evaluó la eficacia de una vacuna polivalente conteniendo E. coli J5 para reducir la incidencia de mastitis clínicas por coliformes utilizando un esquema de tres aplicaciones en un rodeo con alta incidencia de mastitis por estos organismos. El porcentaje de animales que presentaron casos clínicos severos o muerte por mastitis por coliformes fue significativamente menor en el grupo de animales vacunados, confirmando la efectividad de la vacuna en condiciones de producción locales (Pol et al., 2008).

 

El uso de vacunas contra organismos causantes de mastitis es una medida complementaria a las existentes dentro de un programa de control de la enfermedad. Por lo tanto, dentro de este contexto, el conocimiento de la eficacia y las limitantes de las vacunas disponibles es un insumo de importancia para decidir la implementación de un esquema de vacunación dentro del marco de un programa de control.

 

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